天地空一体化守护东北虎的家园、人工智能识别追踪雪豹的足迹、大数据监测亚洲象的归途……4月8日，国际珍稀动物保护日来临之际，我们可以看到ICT技术正推动中国生物多样性保护不断取得新成效，近年来部分珍稀濒危物种种群逐步恢复，雪豹、藏羚羊、亚洲象、朱鹮等物种数量明显增加。
“万物各得其和以生，各得其养以成”，古时的中国传统文化积淀了生物多样性繁衍的智慧，当今的ICT技术正在为保护野生动物的实际工作赋能：采用手持式移动设备、人工智能和云计算、计算机及通信网络等技术和设备，建设野生动物救护平台;通过5G、GPS定位、音视频等信息化手段，建立野生动物救助、饲养、放归等救助全过程数字档案;以时间线建立野生动物成长全过程数字档案，运用视频向社会传播野生动物保护的理念。
2021年10月，国务院新闻办公室发布的《中国的生物多样性保护》白皮书显示，我国大熊猫野外种群数量40年间从1114只增加到1864只，海南长臂猿野外种群数量从40年前的仅存两群不足10只增长到五群35只，朱鹮由发现之初的7只增长至目前野外种群和人工繁育种群总数超过5000只。嬉戏的大熊猫、啼鸣的长臂猿、振翅的朱鹮……动物们绽放活力，正在呈现着生物多样性之美，人与大自然和谐共处。
影像技术 “看见”珍稀动物保护变迁
2020年7月的一天，云南省迪庆藏族自治州哈巴雪山省级自然保护区的管护局生态研究所，出现了一阵短暂的沸腾。猕猴、黄喉貂、毛冠鹿、豹猫、白马鸡，甚至会快速滑行的飞鼠……在对本保护区安装的20台红外相机进行数据整理、鉴别、分析时，工作人员发现了20多种国家级珍稀濒危动物活动影像。这些收获离不开红外、8K、HDR以及背后的深度学习技术。
保护濒危物种的关键是了解它们的分布、行为、季节性趋势以及人类活动如何影响它们的生活模式，这需要大量的数据，但这些数据很难收集，因为野生动物栖息地不仅偏远和难以进入，而且往往在面临极端天气的区域或水域。而影像技术便是这些数据收集和标识的利器。
8K和HDR等高清影像技术，让更多濒危动物被“看见”。在用移动影像技术拍摄的系列纪录片中我们看到，从7只到超过5000只，稀有的朱鹮在秦岭得到了充足繁衍;金沙江畔的矮岩羊，学会了用犄角蹭掉仙人掌的刺，咀嚼叶片补充水分;海拔4900米的普京郎巴峰，毛茸茸的植物绵参天生自带“羽绒服”保存热量;凤头会在初夏飞到三江源求偶和繁殖……丢弃沉重的拍摄装备，搭载5G移动平台、支持8K和HDR品质视频拍摄的智能手机，不仅能够减轻巡护人员和生态学家野外工作时的负重，也让更多人参与到高清视频影像拍摄和传播中，共同见证和记录野生动物的多姿多彩。
“看见”是为了更好地保护，基于人工智能深度学习的标记和识别技术便是数据背后的“最强大脑”。此前，生态学家在野外安装了红外相机，为捕捉野生动物的行踪拍摄了大量红外照片，然而，通过人工方式进行标注和识别处理周期长，导致最终拿到的影像和数据经常是几个月前的。现在，基于人工智能深度学习算法，通过已有数据和图片进行识别训练，再借助设备实现自动识别，大大提高了物种识别的效率。
“139”全光网 及时预警守护人象和谐共生
要说近两年全球动物界的一大“网红”，非云南那群野生亚洲象莫属。2021年，从北移到南返，象群迂回行进1000多公里，中国政府与百姓的护象行动赢得了世界肯定。《中国的生物多样性保护》白皮书数据显示，经过多年保护，我国境内的亚洲象野外种群数量已从20世纪80年代的180头增至目前的300头左右。亚洲象保护成效初显，数据令人欣喜，而这其中少不了ICT技术的助力。
要守护人与象的共同安全，最好的方式就是在象群到达人类附近之前发出预警，让村民提前有所准备，从而避免正面冲突。在这方面，云南省已经进行了很多尝试，做出了很多努力。为了预防象群的侵扰，村庄附近的雨林里配备了红外相机、高清摄像头等监测设备，在设备与巡护员的配合下，通过红外相机监测、智能视频监测、智能广播系统预警及特定人群手机APP提醒等方式给村民传递象群行踪信息。如今，巡护员已经不需要冒着人身安全风险，通过口耳相传的方式确定大象行踪，而是根据预警系统确定象群的方位和行动轨迹。这一转变得益于国内首个亚洲象保护及监测预警体系，该体系通过引入高品质专线方案支撑亚洲象监测的高清视频实时回传，并基于“139”全光网实现各州县对亚洲象保护的协同管理，支撑亚洲象的生态保护工作。
首先，亚洲象的监测数据对亚洲象的生物习性、生物学特性科学研究极为重要，OTN品质专线不仅有效保障了监测数据的高可靠传输，全程零丢包，而且支持从摄像头到云端的微秒级传输，基于无损高清视频大幅提升了亚洲象的智能识别效率，对当地村民进行实时预警。据了解，该系统试运行1年多来，已累计采集影像143万张，累计预警6000多次，在网络和亚洲象监测预警系统部署范围内，未发生过人象冲突事件。
其次，野生亚洲象的活动范围涵盖西双版纳、普洱等多个州县，各个州县的协同运作也必不可少。“139”全光超低时延网实现了昆明市内时延<1ms、滇中城市群时延<3ms、南亚东南亚时延<9ms，助力各林草局之间政务数据超高安全性、超大带宽的实时交互，有效支撑了各机构在亚洲象保护等方面的协同运作。此外，从西双版纳亚洲象监测预警中心到省林草局(昆明)中心的超低时延光传输链路，实现了双中心的协同运营，助力其共同开展亚洲象的生物科学研究工作。
除了云南的亚洲象，实际上，先进高效的光网络在各地动物保护中的应用探索正在不断扩展深入，将造福人类和野生动物，实现人与自然和谐相处。
4G/5G 监控虎豹智能高效
2021年11月23日，一只野生东北豹走到红外相机的镜头前，只见它眼眸闪亮，豹尾轻甩，身上的花纹清晰美丽，这一段珍贵视频的获取得益于东北虎豹国家公园搭建的天地空一体化监测系统。该系统集成了云计算、物联网、移动互联、大数据、人工智能、新型实时传输监测终端等大量现代信息技术和新型设备，其中底层的700M LTE承载网络是整个系统的关键。
目前，东北地区仅存27只野生东北虎和42只东北豹。为了更好地保护它们，2017年国家在东北设立了国家公园试点。传统的保护工作既耗时又危险，护林员和生态学家不得不跋山涉水布置红外相机，并定期更换数据卡、电池和设备，这可能需要几个月的时间。这意味着他们收集到的数据基本上是半年前的了。所以传统的自然保护圈子里流传着一句顺口溜：巡护靠走，取暖靠抖，通信靠吼，记录靠手，识别靠瞅。
由于700M频点低，同样功率的移动通信基站覆盖范围更大，可以最大限度地减少人类活动对于东北虎豹国家公园原始生态的干扰。截至2020年底，700M LTE网络的42座基站覆盖了东北虎豹国家公园全境1.46万平方公里，遍布公园的25000个各种类型的监测终端采集到的前端数据和影像可通过网络实时回传，使保护工作变得更加准确、智能和高效，实现东北虎豹国家公园的管理“看得见虎豹、管得住人”，让生态学家能在千里之外获取实时数据，智能辅助分析种群和栖息地现状。
在位于四川的大熊猫国家公园德阳园区，由于山区地形复杂加之极端天气时有发生，给当地的野生动物生态研究带来了极大困难。但在最近两年，基于5G技术的恶劣天气预警和巡护打卡功能给当地人员带来了安全保障。在5G网络的高效传输下，不仅护林员的位置信息和巡护轨迹可以实时传递，在巡护过程中护林员也可以通过5G网络将文字、图片、视频等现场内容快速传递给后台，专家分析后将分析报告实时发送给护林员，如有异常可以及时采取措施。
以上应用只是一个缩影，如今，在各地珍稀野生动物的监测保护中，4G/5G网络已广泛使用，不仅可以实时传递各种信息，而且可以防止因网线被破坏而导致无法监控事件的发生。
智能声学监测 野外“耳朵”靠听识别危险
为了犀牛的角、雪豹的皮、金刚鹦鹉的美丽，偷猎者在利益驱动下残忍伤害野生动物，很多动物因人类威胁数量急剧下降。自1960年以来，由于偷猎，黑犀牛数量减少了97.6%。为了保护这些动物，志愿者和自然保护主义者在智能声学监测系统的帮助下，通过大自然中放置的“耳朵”来了解生物多样性和监控非法入侵。由声音传感器、离线录音设备组成的声学监测系统，将收集到的声学数据上传到云端，通过机器学习等技术进行智能分析，有助于建立声学基线以了解该地区物种多样性和分布。同时，对识别到的越野摩托车、偷猎等非法入侵，可以通过应用程序和Web控制台发送警报，以减少人类活动对野生动物的生存威胁。
爱尔兰南岸是世界上最繁忙的航运路线之一，集装箱船、游船等海上交通带来的噪声污染影响海洋生物通过声音进行交流、导航，增加了船只误伤海洋生物的危险。在爱尔兰科克郡巴尔的摩海域部署的长约4米、重2吨的特制浮标，带有水下麦克风，能持续不断地监测覆盖区域内鲸豚类动物的声音并同步到云端，通过算法分析识别生物物种并对其呼叫类型进行分类，从而获取其行为规律。这些数据将有助于分析海洋噪声污染对周边生物的影响，为海洋保护区的空间规划以及使用方案提供支持。
希腊北部的维约萨河峡谷一带，是希腊最原始的无路地区之一。品都斯山脉的象征——巴尔干羚羊栖息在这里，偷猎者通常在羚羊群从陡峭的悬崖下来享用高山草甸和山毛榉时去射杀它们。由于巡护人员不足和巡护距离远等原因，反偷猎活动很难有效开展。智能声学监测系统默默为巴尔干羚羊撑起“保护伞”，声音传感器7×24小时实时监测，一个传感器能够实时记录周围3平方公里范围内环境的声音，这些声音通过算法分析转化为可用数据，能够用于识别偷猎和盗伐等行为，包括偷猎的枪声、盗伐电锯声和卡车声，然后通过专门的应用程序将这些声音预警和位置信息及时报告给巡护人员。
如今，智能声学监测系统在多地被广泛应用，有了科技的加持，我们能够更加全面地了解生物多样性，在一定程度上对偷猎者形成强大威慑，为濒危动物撑起“保护伞”。
云﹢AI 识别监测珍稀动物不再难
识别监测一直是动物保护领域面临的一大难题。海南长臂猿作为中国境内独有的长臂猿，名列全球25种濒危灵长类动物之首，目前仅存35只，其珍稀程度不亚于“国宝”大熊猫。
位于海南岛西南部山区的霸王岭国家级自然保护区面积为29980公顷，作为海南长臂猿的栖息地，其面积接近一个滇池大小。而若在保护区中寻找一只平均体长45厘米的海南长臂猿，其难度无异于“大海捞针”。由于海南长臂猿经常在树冠高处快速跳动，声学监测往往能有效捕捉到它们的活动信息。据相关负责人介绍，以往布设的45台传统声学监测设备，需要人工定期回收记忆卡，更换设备的电池。人工监测存在监测项目连续性不强，间隔时间长，收集到的数据容易出现不够完整、持续的缺陷。
以云为基础的声学监测让海南长臂猿守护成为可能。有关企业与海南国家公园研究院进行深度合作，让海南长臂猿的啼声监测和录制、传输变得更加高效，为后期的云存储、AI声纹分析以及协助建立海南长臂猿声纹数据库做准备，并为后续的研究及保护行动提供科学依据。有了AI和云计算等技术的帮助，研究人员能够更快速地捕捉、收集、储存、传输甚至是分析数据，并将搭建一个数据库，方便专家后续制定保护方案。
在距离霸王岭国家级自然保护区约2300公里外的祁连山国家级自然保护区内，AI技术正在为守护雪豹增添助力。在广袤的保护区里，AI技术为这群“雪山之王”搭建了雪豹保护数字化平台。据悉，保护区内仅雪豹的红外监测设备就布设了200多台，每季度回收照片数十万张。过去，工作人员通常需要数周时间进行人工筛选识别雪豹，而经AI与云技术处理，工作人员仅用几十秒即可从采集的数据中甄别出雪豹照片及视频，雪豹巡护员从此可以抽出更多精力找寻和保护雪豹。
另外，在数字化平台基础上开发出的小程序通过AI知识图谱技术，将所有关于雪豹的零散知识连接起来，方便大众更轻松地了解“雪山之王”，并体验巡护员的苦与乐。(徐勇 朱筠 林婧 杨赞 赵乐瑄 吴双 阎超)
关键词： 国际珍稀动物保护日 中国生物多样性保护 珍稀濒危物种 海南长臂猿
